沈阳农业大学高等职业技术学院毕业设计（论文）题目： GPS测量
系别：建测系
专业年级： 10级工程测量技术1班
学生姓名：年月日
指导教师：年月日
目录
前言 .................................................................................................... - 2 - 第一章GPS-RTK技术介绍........................................................... - 3 -
一、GPS-RTK技术的原理 ................................................................ - 3 -
二、GPS-RTK技术测量特点 ............................................................ - 4 - 第二章GPS-RTK在工程中的应用 .............................................. - 6 -
一、地形测量...................................................................................... - 6 -
二、地籍测量...................................................................................... - 8 -
三、线路测量...................................................................................... - 9 -
（一）架空线路测量..................................................................................... - 9 -
（二）管线测量............................................................................................. - 9 -
四、渠道测量.................................................................................... - 11 -
五、放样............................................................................................ - 12 -
（一）点放样............................................................................................... - 12 -
（二）线放样............................................................................................... - 12 - 第三章GPS-RTK的具体操作 .................................................... - 14 -
一、架设基准站................................................................................ - 14 -
二、新建工程.................................................................................... - 15 - 第四章GPS-RTK的发展............................................................. - 17 - 参考文献 .......................................................................................... - 18 - 顶岗实践中主要工作内容介绍...................................................... - 19 - 致谢 .................................................................................................. - 21 -
沈阳农业大学高等职业技术学院毕业论文第一章 GPS-RTK技术介绍
前言
GPS-RTK（Globle Positioning System-Real Time Kinematic）技术，是以载波相位测量为根据的实时差分GPS测量技术，它是目前应用最广泛的GPS测量技术。
大二期间学习了GPS这门课程，并对GPS-RTK技术有了初步了解，在学校的安排实习和社会实践中也真正接触到了它。也能用它进行一些简单的测绘活动。体会到了先进仪器与技术的方便与快捷。
由于学生学习和工作实践中，与之多为接触。曾用之进行过地籍测量、地形测量、线路测量、放样等。故对它也有了初步了解。本论文中就GPS-RTK 技术的原理、特点、应用、具体操作及发展浅谈一下我的理解。由于GPS-RTK 技术发展日新月异，同时学生水平有限，论文中难免出现错误或疏漏之处，恳请老师批评指正并提出宝贵的修改意见，在此表示诚挚的感谢。
编者
2013年5月13日
关键词：
GPS-RTK 原理特点应用具体操作发展
第一章GPS-RTK技术介绍GPS-RTK技术的原理
图1-1 实时动态定位测量图1-2 基准站
GPS-RTK（Globle Positioning System-Real Time Kinematic）技术，是以载波相位测量为根据的实时差分GPS测量技术。所谓载波相位测量就是利用载波进行伪距测量。根据接收机的运动状态不同分为静态定位和动态定位。此技术由于接收机处于运动状态实时可以测量点的位置。利用两台GPS接收机分别安置在基线两端，同时观测相同的卫星，通过两测站同步采集GPS数据，经过数据处理以确定基线两端点的相对位置或基线向量的方法叫做相对定位。这种相对定位的过程称差分GPS定位。作业过程中这两台GPS接收机一台是流动站或称用户站（如图1-1），另一台叫基准站（如图1-2）。基准站将同步观测数据通过无线电传输设备实时发送给用户观测站即流动站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据和改正数据，然后根据相对定位原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精度。用户站与手簿通过蓝牙连接，数据都存储并显示在手簿上（如图1-3）。
图1-3 手簿
目前动态测量采用两种作业模式：
①自由RTK。首先在某一起始点上静止地观测，以便采用快速解算整周模糊数的方法实时地进行初始化工作。初始化后，流动的接收机在每一测站上，静止观测数历元，并连同基准站的同步观测数据，实时地解算流动站的三维坐标。
②自动RTK。同样方法先完成初始化工作，然后，运动的接收机按预定的采样时间间隔自动进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时地确定采样点的空间位置。对运动目标来说，可以在卫星观测点上，静止地观测数分钟，以便重新初始化，或者利用动态初始化（AROF）技术，重新初始化，而对于海上和空中的运动目标来说，则只有运用AROF技术，重新完成初始化工作。
GPS-RTK技术测量特点
GPS系统是目前在导航定位领域应用最广泛的系统，他以高精度、全天候、高效率、多功能、易操作等特点著称，比其他导航定位系统更具有优势。
GPS-RTK技术测量特点：
1)定位精度高
在实时动态定位（RTK）中，定位精度可达到厘米级，能满足各种工程测量的要求。其精度随着GPS定位技术及数据处理技术的发展还将进一步提高。
2)实时定位
利用全球定位系统进行导航，可实时确定运动目标的三维位置和速度。3)观测时间短
流动站初始化观测1-5 min后，并可随时定位，每站观测时间仅需几秒钟。
4)观测站之间无需通视
经典测量技术需要保持良好的通视条件，而GPS测量只要求测站15°以上空间开阔，与卫星保持通视即可，既不需要观测站之间通视又不需要建造觇标。这一优点既可以大大减少测量工作的经费和时间，同时又可以使选点工作变的非常灵活。还可省去经典测量中传算点和过渡点的测量工作。
5)操作简便
测量自动化程度高。开机初始化后，手簿与接收机通过蓝牙自动连接。对于手簿，按“A”键表示测量点位，再次回车表示以存储，两次“B”键表示查看存储数据。非常简便。GPS用户接收机一般重量较轻、体较小，手簿也很便于携带。
6)可提供全球统一的三维地心坐标
经典大地测量将平面和高程采用不同的方法分别施测。GPS测量中，在精确测定平面位置的同时，可以精确测量观测站的大地高程。GPS定位是在全球统一的WGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同点的测量成果是相互关联的。
7)全球全天候作业
GPS卫星较多，却分布均匀，保证了全球地面被连续覆盖，使得在地球上认何地点、任何时候进行观测工作，通常情况下，除雷雨天气不宜观测外，一般不受天气状况影响。
第二章GPS-RTK在工程中的应用
一、地形测量
地形测量【topographic survey】指的是测绘地形图的作业。即对地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图的工作。
地形测量的内容简言之包括自然地物和人工地物。自然地物就是自然形成的江河湖泊等。变化明显的可以在南方CASS软件中以相应的符号表示。如坡、坎、陡崖、冲沟等。变化不明显或者反应一定范围地势高低的的要构等高线。对于人工地物如房屋、围墙、鱼塘、电缆等都需要一一测出。利用GPS-RTK将地势变化点和所有地物测定出来后，再将数据导入电脑，在相应软件绘制成图。
一切建设大到设计一个西气东输工程小到设计一座楼房，之前都离不开对建设区域及附近的地形有所了解。这就需要进行测地形图。GPS-RTK先进技术的发展以其诸多的优势抢占市场。大大提高了工作效率，广受大家的青睐。
图2-1-1 九龙河地形截图
图2-1-2 闹得海水库地形截图
二、地籍测量
地籍测量是土地管理工作的重要基础，它是以地籍调查为依据，以测量技术为手段，从控制到碎部，精确测出各类土地的位置与大小、境界、权属界址点的坐标与宗地面积以及地籍图，以满足土地管理部门以及其它国民经济建设部门的需要。
利用GPS-RTK，两个人组成一个小组。一人拿手簿绘草图，另一人举杆测
房檐和界彼墙。对于一般无房檐或小房檐的房子，通过接收机竖直或稍微倾斜使接收机的相位中心照准房角直接测出三个房角坐标（根据三点画房方法成图）。对于大房檐采用四点瞄方向法（如图2-2-1）。
图2-2-1 有房檐的房子测量方法
如图测出1、2、3、4点后，1与2连线通过3偏移，3与4连线通过2偏移，然后根据三点画房的方法画出图。
另外遇到高楼或不易测得的地方还可以采用距离交会法，量距法等。总之巧妙利用相对关系，测出地籍图。在小区内一般高大建筑物比较多，这时候要使用全站仪配合GPS-RTK进行测量。在空旷的地方利用GPS-RTK留两个控制点，作为全站仪碎步测量的测站点和后视定向点。
线路测量
架空线路测量
测量工作在送电线路工程建设中起着重要作用，其主要表现在：一是在工程规划阶段要根据地形图设计线路的基本走向，得到线路的长度、曲折系数等基本数据，用以编制投资匡算，进行工程造价控制，论证规划设计的可行性；二是在工程设计阶段要依据地形图及其他信息进行选择和确定线路路径方案，实地对路径中心进行测定，测量所经地带的地物、地貌，并绘制成具有专业特点的送电线路平断面图，为线路电气、杆塔结构设计、工程施工及运行维护提供科学依据；三是在施工阶段，要依据上述平断面图，对干杆塔位置进行复核和定位，要依据杆塔中心桩位准确地测设杆塔基础位置，对架空线弧垂要精确测量；四是施工完毕后，对基础、杆塔、架空线弧垂的质量需进行检测，确保施工质量符合设计要求，以保证送电线路的运行安全。
送电线路测量工作包括选线测量、定线测量、平断面测量、交叉跨越测量和定位测量。
管线测量
地下管线测量有着自身的特点，探测的对象包括埋设于地下的给水、排水、燃气、热力、工业等各种管道以及电力、电信电缆。由于地下管线埋设的复杂性决定了我们需要实测的管线点位也就特别多，外业测量任务也就特别重。管线点包括线路特征点和附属设施（附属物）中心点，可分为明显管线点和隐蔽管线点两类。它的分布很有特点：在市区内主要分布的各条马路的路面及人行道上，相对集中且呈带状分布；在郊区主要是石油、给水、电信等长途输送管道，线路单一且距离较长。针对上述特点若采用传统测量方法则必须先沿测区布设大量的导线点，再采用全站仪进行施测，每个施测小组至少3～4人方可进行工作，而且由于通视条件的约束，往往需要频繁的转移测站，工作效率很低。特别是针对郊区的单一管线测量，仅从时效上来讲是让人难以忍受的。而RTK
技术的运用恰恰解决了这种中、长距离测量的难题。相对于传统测量方法，RTK 测量主要有以下特点：
1、距离远
RTK作业半径是指流动站与基准站的直线距离，一般能达到6km左右，若卫星条件理想，电台信号强，可达到10km-15km。适合带状测区以及长途输送管道的实际特点。
2、精度高
RTK测量标称精度可达到为：1cm± 1ppm（平面），2cm± 1ppm（高程）。而常规测量中地下管线点的测量精度：平面位置中误差不得大于±5cm(相对于临近控制点)，高程测量中误差不得大于±3cm(相对于临近控制点)。相比较，优势尽显。
3、速度快
RTK通过实时处理能在2s内即可测得三维坐标。如采用1+2配置，即一台基准站，两台流动站，两个测量小组可以同时施测，必要时还可以1+3配置。这就适应了实测的管线点位多的要求。
4、简便、一体化便携式
RTK技术的自动化程度高，观测人员主要是摆好基准站，然后进行流动站工作，而其它观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。流动站重量较轻，便于携带，减轻了现场测量人员的劳动强度，而且可以一个人单独作业，提高了工作效率。
5、测站之间无需通视，是相互独立的观测值，不存在误差积累传播。
渠道测量
渠道是农业工程的重要组成部分，根据渠道的作用，一般分为灌溉渠道、排水渠道和引水渠道三类。灌溉渠道的作用就是将水库或河流的水引入农田。渠道包括渠首、渠道、渡槽、倒虹吸、涵洞、节制闸、分水闸等一系列的配套建筑物，堤线是严江河、湖、水库、海域等修筑的现状挡水建筑物。渠道和堤线测量，在勘测设计阶段的主要测量内容有踏勘、选线、中线测量、纵横断面测量（大型工程必要时应进行带状地形图测量）以及相关工程的调查工作等。其主要的目的是计算工作量，优化设计方案，为工程设计提供资料。在施工管理阶段，需进行施工测量。施工测量应按设计和施工的要求，测设中线和高程的位置，以作为工程细部测量的依据。施工测量的精度，应以满足设计和施工要求为准。渠道和堤线，包括新建、改建的运河，均应按规划（或称选线）和设计（或称定线）两个阶段进行测量。
渠道测量的工作步骤可以分为以下几步：
1.准备工作明确测量的任务和具体要求，以及与今后设计相关且需要
现在调查清楚的问题。明确是新建渠道还是改建渠道，渠道有无地质
资料或类似工程可供参本渠道工程参考的地质资料。
2.渠道现状（树形）导线图的绘制渠道现状图应明确标出渠道的各个
起点、终点、拐角、拐点等的位置，分水闸、节制闸、桥涵等配套建
筑物的位置，上下级渠道和各个建筑物的名称。
3.根据渠道现状导线图进行渠道及其配套建筑的测量渠道测量的技术
要求应按《水利水电工程规范（规划设计阶段）》执行。
4.渠道沿线查看渠道放线测量的同时应注意观察沿线的地形地貌、植
被情况，并以桩号为准做好记录。新建渠道应查看是否穿越农田或林
带、居民点等；已有渠道应查看已建建筑物的使用状况，并做好记录。
注意查看渠道眼线是否有可供施工用的道路、水源、料场。较大的重
要的交叉建筑还要测大比例尺地形图。
放样
（一）点放样
将图纸上的坐标利用仪器测设到在实地位置的工作叫放样。
利用RTK放样前一般要在坐标管理库中输入点的坐标，再进行放样点的选取。放样时气泡居中，根据手簿屏幕显示（如图2-4-1 点放样），向一定方向移动杆，使坐标偏移量达到最小。整个过程要保持气泡居中，这样才能保证放样点位置的准确性。
图2-4-1 点放样
（二）线放样
线放样时输入线的起点和终点，手簿便能自动反算出边长。从屏幕上可以看出偏离距。在地形测量中特别是断面测量，线放样就显得很重要。根据偏离距进行碎步点采集，这样找到图上会看出这些点几乎都在相应的线上，便于做断面图。在有的管线测量中，常有利用线放样，根据里程进行百米桩进行定位。详看（图2-4-2 线放样）
图2-4-2 线放样
第三章GPS-RTK的具体操作
一、架设基准站
基准站（如图3-1-1）架设的好坏，将影响移动站工作的速度，并对移动站测量质量有着深远的影响，因此用户注意使观测站位置具有以下条件：
1.在10度截止高度角以上的空间部应没有障碍物；
2.邻近不应有强电磁辐射源，比如电视发射塔、雷达电视发射天线等，以免对
3.RTK电信号造成干扰，离其距离不得小于200m；
4.基准站最好选在地势相对高的地方以利于电台的作用距离；
5.地面稳固，易于点的保存；
6.用户如果在树木等对电磁传播影响较大的物体下设站，当接收机工作时，接收的卫星信号将产生畸变，影响RTK的差分质量，使得移动站很难FIXED。
图3-1-1 基准站